MATERI GERAK DAN GAYA

GERAK DAN GAYA

A. Pengertian gerakSuatu benda dikatakan bergerak terhadap suatu titik acuan ( terhadap benda lain ) jika jarak atau posisi antar keduanya berubah.

B. Gerak selalu bersifat relatif
Nadia sedang berada di dalam mobil yang melintasi seorang pengamat yang sedang berada di tepi jalan raya.Pengamat di tepi jalan raya, melihat bahwa Nadia sedang bergerak bersama mobil terhadap sebuah kota.Nadia yang sedang berada di dalam mobil akan melihat bahwa pengamat bergerak dengan arah yang berlawanan dengan arah gerak Nadia.Jadi, gerak benda bersifat relatif tergantung pada pengamat dan titik acuan yang dipergunakan

C. Jenis-jenis gerak Suatu benda dapat melakukan beberapa gerak
Kamu sedang berjalan-jalanlah di muka kelas. Di saku bajumu ada pena. Sambil berjalan tersebut, lempar dan tangkap lagi penghapus papan tulis, berulang-ulang.Pada peristiwa di atas:Pena tidak bergerak terhadap kamu, karena jarak dan posisi pena terhadap kamu tetap.Kamu dapat dikatakan melakukan satu macam gerak, yaitu gerak terhadap dinding kelasPengahapus dapat dikatakan melakukan 2 macam gerak. Gerak pertama terhadap kamu. Gerak kedua terhadap dinding kelas

1. Gerak menurut keadaan benda
Gerak yang sebenarnya adalah adalah gerak suatu benda yang diakibatkan oleh perubahan jarak dan/ atau posisi benda terhadap titik acuan.Gerak semu adalah gerakan suatu benda yang sebenarnya diam namun oleh pengamat teramati bahwa benda tersebut seolah-olah bergerak.Gerak semu ini biasanya diakibatkan oleh karena keadaan pengamat yang sedang berada dalam suatu sistem yang bergerakContoh gerak semu: Pada saat kita naik bus, pohon-pohonan di tepi jalan seperti bergerak berlari meninggalkan kita. Padahal sebenarnya, yang bergerak adalah bus di mana kita sedang berada di dalamnya

2. Gerak menurut bentuk lintasan
Gerak lurus: gerak dengan lintasan lurusGerak melingkar: gerak dengan lintasan berbentuk lingkaran atau bagian dari lingkaranGerak parabola: gerak dengan lintasan berbentuk parabola.Gerak tidak beraturan: gerak dengan lintasan tidak beraturan
Perbedaan antara jarak dan perpindahan

(b) Jarak

Jarak adalah panjang lintasan suatu benda yang bergerak. Misalkan seekor kucing berada di $x = 0$ m bergerak ke $x = 12$ m kemudian bergerak lagi ke $x = 6$ m. Maka jarak yang ditempuh kucing adalah $s = 12 + 6 = 18$ m. Jarak dapat diukur dengan odometer.

(c) Perpindahan

Perpindahan berkaitan dengan perpindahan posisi. Besar perpindahan hanya tergantung pada posisi awal dan posisi akhir. Misalkan seekor kucing berada di $x = 0$ m bergerak ke $x = 12$ m kemudian bergerak lagi ke $x = 6$ m. Dari informasi tersebut diketahui bahwa posisi awal kucing adalah $x = 0$ m dan posisi akhir $x = 6$ m. Maka perpindahan kucing adalah $Δ x = 6 - 0 = 6$ m.

Contoh Soal & Pembahasan

Seekor semut bergerak ke barat sejauh 8 meter kemudian ke selatan sejauh 6 meter. Hitung jarak dan perpindahan semut!
Penyelesaian:
(a) Jarak yang ditempuh semut adalah $s = 8 + 6 = 14$ meter.
(b) Perpindahan
Perpindahan semut dapat digambarkan sebagai berikut.

Besar perpindahan semut adalah $Δ x = \sqrt{8^{2} + 6^{2}} = 10 m$
B menggedong A dan C diam melihat B berjalan menjauhi C. Menurut C maka A dan B bergerak karena ada perubahan posisi keduanya terhadap C. Sedangkan menurut B adalah A tidak bergerak karena tidak ada perubahan posisi A terhadap B. Peristiwa di atas merupakan contoh gerak… .
(a) Gerak relatif
(b) Gerak semu
(c) Gerak lurus
(d) Gerak total
(e) Gerak lurus beraturan
Jawaban : A
Peristiwa di atas adalah gerak relatif. Menurut B maka A tidak bergerak karena dig

D. Kelajuan dan kecepatan
Jarak dihitung seberapa jauh benda itu telah bergerak, setelah meninggalkan titik acuan sebagai posisi awal.Perpindahan adalah seberapa jauh benda tersebut berpindah dihitung dari titik awal acuan, tanpa memperhatikan bentuk lintasan (diukur dengan menarik garis lurus dari posisi awal dan posisi akhir benda)

D. Kelajuan dan kecepatan
Kelajuan adalah besarnya jarak yang ditempuh oleh suatu benda yang bergerak dalam tiap satuan waktu. S
V = ---- tv = kelajuan, satuannya meter per sekon ( m / s )s = jarak, satuannya meter ( m )t = waktu, satuannya sekon ( s )

Kelajuan tetap dan kelajuan rata-rata

Kelajuan tetap/konstan ialah kelajuan gerak suatu benda di mana tiap bagian jarak itu ditempuh dalam waktu yang sama.Biasanya kelajuan tetap/konstan ini hanya bisa terjadi dalam waktu sesaat. Maka dari itu laju tetap ini sering disebut laju sesaat.

Kelajuan tetap dan kelajuan rata-rata

Kelajuan rata-rata ialah kelajuan gerak suatu benda yang menempuh jarak perpindahan tertentu di mana tidak tiap bagian dari jarak itu di tempuh dalam waktu yang sama.Untuk kelajuan rata-rata berlaku persamaan : sv =_______ t s = jumlah jarak tempuh ( m ), t = jumlah waktu tempuh ( s )v = kelajuan rata-rata ( m/s )

KecepatanA melangkah ke kanan sejauh 100 m , kemudian kembali melangkah ke kiri sejauh 50 m dalam waktu 25 sekonPerhatikan hal-hal berikut:Jarak yang ditempuh A adalah 100 m + 50 m = 150 mKelajuan A= Jarak/waktuKelajuan A = 150m/25s = 6 m/sPerpindahan A = 100m – 50 m = 50 mKecepatan A = perpindahan /waktuKecepatan A = 50m/25 s = 2 m/s

KecepatanKelajuan berbeda dengan kecepatanKelajuan termasuk besaran skalar (hanya memiliki nilai besar dan satuan)Kecepatan adalah besarnya perpindahan persatuan waktu (V = s/t)Kecepatan adalah besaran vektor (memiliki nilai besar dan satuan dan juga harus dinyatakan arah geraknya

E. Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Papan luncur diberi sudut kemiringan kecil, sehingga kereta troli bergerak dengan kelajuan tetap.Terbukti bahwa pada Gerak Lurus Beraturan (GLB), dalam waktu yang sama akan menempuh jarak yang sama.Hal ini juga sekaligus menunjukkan bahwa tiap bagian jarak yang ditempuh oleh kereta troli ditempuh dalam waktu yang sama.

F. PercepatanKereta troli (sudah dipasangi pita kertas dihubungkan dengan ticker timer), diluncurkan pada papan miring dengan sudut kemiringan relatif besar sehingga kereta meluncur ke bawah dengan kecepatan makin besarJejak ketukan pada pita kertas semakin lebar yang menunjukkan kecepatan makin besar.Kereta ini telah mengalami percepatanPercepatan adalah besarnya pertambahan kecepatan tiap satuan waktu

V = kecepatan pada waktu t

a = ( v – vo ) / ( t )Untuk gerak dipercepat beraturan nilai a positif.Sedang untuk gerak diperlambat beraturan nilai a negatif.Selanjutnya berlaku juga persamaan :v = vo + atVo = kecepatan awalV = kecepatan pada waktu ta = percepatant= waktu

Percepatan Berlaku persamaan: St= V0t + ½ a t2
St = Jarak yang ditempuh benda dalam waktu tV0 = Kecepatan awalt = waktua = percepatan

G. Gerak Lurus Berubah Beraturan
Gerak Lurus Berubah Beraturan ( GLBB ) ialah gerak benda dengan lintasan lurus dengan kelajuan yang selalu bertambah secara teraturAkibatnya: terjadi gerak benda yang dipercepat beraturan atau gerak benda diperlambat beraturanContoh gerak dipercepat beraturanadalah benda jatuh bebasContoh gerak diperlambat beraturan adalah benda yang dilempar tegak lurus ke atas

GAYA

a. Pengertian GayaGaya adalah sesuatu berupa dorongan atau tarikan yang dapat menyebabkan perubahan pada bentuk benda, arah gerak dan kecepatan gerak benda.

b. Melukis gayaMisalnya ada gaya sebesar 80 N dengan arah ke kanan. Jika tiap 1 cm mewakili 10 N besar gaya, maka gaya sebesar 80 N dengan arah ke kanan tersebut dapat dilukis sebagai seperti di bawah ini. 1 cm = 10 NCara melukis gaya sebagai berikut : Gaya diberi lambang huruf F.Titik A adalah arah gaya

Untuk mengukur gaya dipakai alat neraca pegas

cJ. Mengukur Gaya/Satuan besaran gaya Satuan besaran gaya dalam SI adalah newton disingkat N1 newton = 105 dyneDefinisi 1 newton ( 1 dyne)1 newton/dyne adalah besar gaya yang dapat memberikan percepatan sebesar 1 m/s2(1 cm/s2) pada benda yang massanya 1 kg(1 g)1 N = 1 kg m/s2  1 dn = 1 g cm/s2Untuk mengukur gaya dipakai alat neraca pegas

K. Paduan gaya/Resultan gaya (R)
a. Gaya-gaya yang segaris dan searah
Misalnya F1 dan F2 adalah gaya-gaya yang segaris dan searah. Besar resultan kedua gaya tersebut adalah jumlah kedua gaya. Arah resultan gaya ini adalah searah dengan kedua gaya.Resultan kedua gaya adalahR = F1 + F2Arah resultan kedua gaya adalah ke kananJika gaya-gaya yang segaris dan searah itu lebih dari satu, maka besar resultan gaya-gaya tersebut adalah jumlah semua gaya itu.R = F1 + F2 + F3 + ……….

b. yang segaris berlawanan arah
Resultan gaya tersebut adalah jumlah kedua gaya tersebut.R = F1 + F2Tetapi karena F1 arahnya ke kiri sehingga tandanya negatif., dan F2 arahnya ke kanan sehingga tandanya positif, maka besar resultan tersebut menjadi selisih antara kedua gaya. Kebetulan arah resultan gaya R searah F2 (ke kanan) sehingga tandanya positif.R = - F1 + F2atauR = F2 – F1catatan untuk nilai gaya yang lebih besar diletakkan didepan

Macam-Macam Gaya

Ada beberapa macam-macam gaya, dilihat dari sentuhan atau asal gayanya. Berikut merupakan referensi macam-macam gaya beserta contoh dan penjelasannya secara lengkap.

1. Gaya Otot

Gaya otot merupakan salah satu jenis gaya sentuh yang menggunakan tenaga otot atau dihasilkan oleh gaya tarikan dan dorongan. Gaya otot bisa dihasilkan lewat kinerja otot-otot manusia.

Contoh gaya otot misalnya saat kita sedang mendorong lemari, sehingga posisi lemari bisa berpindah dari 1 titik ke titik lain.

2. Gaya Pegas

Gaya pegas merupakan salah satu jenis gaya sentuh yang dihasilkan oleh pegas atau benda elastis lainnya. Sumber gaya berasal dari benda elastis yang kita lepaskan.

Contoh gaya pegas misalnya saat kita melesatkan busur dari anak panah yang bersifat elastis.

3. Gaya Gesek

Gaya gesek merupakan salah satu jenis gaya sentuh yang terjadi dua benda bergesekan antara dua permukaan datar. Sifat gaya gesek dapat memperlambat laju sebuah benda.

Contoh gaya gesek misalnya yaitu saat kita mengerem mobil atau kendaraan lain, maka lajunya akan melambat dan berhenti.

Gaya gesek statis dan kinetis
Gaya gesek yang terjadi, pada saat benda belum bergerak disebut gaya gesek statis. Sedang gaya gesek yang terjadi setelah benda bergerak disebut gaya gesek kinetis. Jadi, pada saat balok kayu yang ditarik belum bergerak, gaya gesek yang timbul adalah gaya gesek statis. Setelah balok kayu bergerak, antara balok kayu dengan dengan permukaan meja, lantai, atau kaca tetap ada gaya gesek. Gaya gesek ini disebut gaya gesek kinetis.
Gaya gesek yang menguntungkan
Alas kaki sepatu dan sandal yang dibuat dari bahan karet dan sejenisnya dan bentuknya dibuat sedemikian sehingga jika dipakai akan menahan pemakainya untuk tidak terpeleset.Ban mobil, ban sepeda, ban sepeda motor dibuat dari karet dan bentuknya didesain sedemikian sehingga akan memperbesar gaya gesek antara ban dengan jalan raya yang juga didesain kasar.
Gaya gesek yang merugikan sehingga harus dihilangkan
Gir roda dan rantai pada sepeda motor yang sering bergesekan dapat aus atau rusak. Usaha untuk mengurangi gesekan ini dapat dilakukan dengan memberikan oli sebagai pelumas.Kereta api cepat berjalan di atas rel magnetis. Rel model ini dibuat dengan tujuan untuk menghilangkan gaya gesek antara kereta dengan rel.

4. Gaya Gravitasi

Gaya gravitasi merupakan salah satu jenis gaya tak sentuh yang terjadinya karena adanya gravitasi bumi. Karena adanya gaya ini, maka semua benda akan jatuh ke permukaan bumi.

Contoh gaya gravitasi bumi misalnya saat buah dari pohon akan selalu jatuh ke permukaan tanah di bawahnya.

5. Gaya Magnet

Gaya magnet merupakan salah satu jenis gaya tak sentuh yang berasal dari benda magnetis. Gaya ini ditimbulkan oleh dorongan dan tarikan dari magnet pada benda logam seperti besi atau baja.

Contoh gaya magnet misalnya ketika besi didekatkan pada magnet, maka besi akan tertarik pada magnet tersebut.

6. Gaya Listrik

Gaya listrik merupakan salah satu jenis gaya tak sentuh yang dihasilkan oleh muatan-muatan listrik. Jenis gaya ini terjadi karena suatu benda dialiri oleh aliran listrik.

Contoh gaya listrik misalnya ketika kita menyalakan kipas angin atau menyalakan lampu dengan aliran listrik.

Nah itulah referensi macam-macam gaya beserta contoh dan penjelasannya lengkap. Ada beberapa jenis-jenis gaya, baik gaya sentuh (otot, pegas, gesek) maupun gaya tak sentuh (gravitasi, magnet, listrik).

1. Ada dua buah gaya yang masing – masing Fa = 100 N dan Fb = 30 N, sedang bekerja dalam suatu benda yang arahnya ke kanan. Maka, berapakah resultan gaya yang dihasilkan?

Pembahasan:

Diketahui:
Fa = 100N
Fb = 30N
Arah gaya ke kanan
Ditanya: Resultan gaya?
Dijawab:
R = Fa + Fb
R = 100 + 30
R = 130N
Jadi, resultan gaya yang dihasilkan adalah 130N kearah kanan.

N. Gaya dan percepatanPercepatan ialah bertambahnya kelajuan tiap sekon. Perlambatan ialah berkurangnya kelajuan tiap tiap sekon.. Percepatan yang dialami suatu benda akibat kerja suatu gaya Jika arah gaya searah gerak benda, akan terjadi percepatan Jika gaya berlawanan dengan arah gerak benda, maka akan terjadi perlambatan

O. Gaya pada jembatanTerdapat tiga jenis konstruksi jembatan, yaitu jembatan kantilever, jembatan lengkung dan jembatan gantungJembatan kantileverJembatan kantilever adalah jembatan panjang yang mirip dengan jembatan sederhana dari kayu batang pohon dengan penyangga berada di tengah. Pada jembatan ini terdapat kerangka keras dan kaku (dari besi atau baja). Tiap bagian kerangka jembatan jenis ini meneruskan beban yang ditanggungnya ke ujung penyangga jembatan melalui kombinasi antara tegangan dan regangan. Jembatan jenis ini hanya cocok untuk untuk rentang jarak 200 m – 400 m.

O. Gaya pada jembatan Jembatan lengkung
Jembatan lrengkung adalah jembatan yang konstruksinya berbentuk busur setengah lingkaran dan memiliki struktur ringan dan terbuka. Berat jembatan serta beban yang ditanggung (yang lewat di atasnya) merupakan gaya-gaya yang saling berpasangan membentuk tekanan. Karena itulah selain menggunakan baja, jembatan jenis ini dapat menggunakan batuan-batuan sebagai bahan pembangunnya. Rentang maksimum yang dapat dicapai mencapai 900 m.

O. Gaya pada jembatan Jembatan gantung
Jembatan gantung adalah jembatan dengan konstruksi yang menggunakan kabel-kabel baja sebagai penggantung yang terentang di antara menara-menara. Setiap ujung kabel penggantung ditanam pada jangkar yang tertanam pada tepi sungai. Gaya tekan diteruskan oleh menara penyangga ke tanah. Jembatan ini dapat dibuat dengan panjang sampai mencapai 1780 m.

Massa dan berat bendaBesaran yang merupakan nilai perbandingan antara berat dan massa disebut percepatan gravitasi (g).g = w/m atau w= m gdi mana :g = percepatan gravitasi ( N/kg atau m/s2)m = massa benda (kg)w = berat benda (N)

Hukum-hukum NewtonDitemukan oleh fisikawan Inggris Sir Isaac Newton (1643 – 1727)Hukum I NewtonHukum II NewtonHukum III Newton

a. Hukum I NewtonBila resultan gaya-gaya yang bekerja pada benda nol, atau tidak ada gaya yang bekerja pada benda, benda itu akan diam (tidak bergerak) atau akan bergerak lurus beraturan.

Hubungan antara gaya dengan kemampuan bertahan benda akan menghasilkan rumus perhitungan seperti di bawah ini.

∑F = 0

Atau,

Resultan gaya (Kg m/s2)

b. Hukum II Newton

Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada benda itu, dan berbanding terbalik dengan massa benda itu. Arah percepatan sama dengan arah gaya itu.Sebuah benda memiliki masa 2 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s kemudian direm hingga berhenti selama 2 s. tentukan gaya pengereman tersebut.

Gaya yang timbul dari hubungan massa benda dan percepatan akan berbading lurus dengan gaya yang akan timbul sehingga rumusnya sebagai berikut.

F = m a

Ketentuan:

a = percepatan (m/s2)

m = massa benda (Kg)

F = gaya (N)

Contoh Soal Hukum Newton 2

1. Terdapat bola besi dengan massa 100 Kg yang digelindingkan pada permukan. Kecepatan gaya yang dimiliki benda tersebut adalah 9.8 m/s2. Hitulah besar gaya benda.

Diketahui:

m = 100 kg

a = 9,8 m/s2

Ditanya: F = … ?

Jawab:

F = m a

= 100 kg x 9,8 m/s2

= 980 kg m/s2

= 980 N

Jadi, gaya yang diperlukan adalah 980 N.

. Hukum III NewtonKetika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua juga memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertamaHukum di atas sering disebut dengan “Hukum Aksi Reaksi : Untuk setiap aksi akan ada reaksi yang sama tetapi berlawanan arah”Perlu ditekankan, bahwa “gaya aksi” dan “gaya reaksi” bekerja pada benda yang berbeda.cotoh soal sbb :

1. Rudi memiliki berat badan 40 kg. Rudi berusaha mendorong tembok yang memiliki gaya sebesar 200 N. Berapa gaya reaksi yang dikeluarkan tembok untuk mempertahankan posisinya?

Jawaban :

F(aksi) = -F(reaksi)

200 = -F(reaksi)

F(reaksi) = -200N

T. Gaya berat dan gaya normal

Bumi mengerjakan gaya tarik gravitasi sebesar w pada buku, dan buku mengerjakan gaya tarik sebesar –w pada bumi sebagai reaksinya. Kedua gaya tarik ini merupakan pasangan aksi-reaksi. Buku mengerjakan gaya Normal sebesar N pada meja, dan meja mengerjakan gaya normal sebesar –N pada buku sebagai reaksinya. Kedua gaya ini merupakan pasangan aksi-reaksi. Karena gaya aksi dan reaksi bekerja pada benda yang berbeda, maka adalah kekeliruan bila dikatakan bahwa gaya normal –N merupakan reaksi dari berat buku w karena kedua gaya bekerja pada benda yang sama(yaitu buku) meskipun besar kedua gaya adalah sama dan kedua gaya berlawanan arah. Gaya normal yang sama besar dan berlawanan arah dengan arah berat benda

V. Pesawat SupersonikPesawat terbang yang dapat terbang dengan kelajuan melebihi kelajuan bunyi di udara seperti ini disebut pesawat supersonik.Laju yang melebihi laju bunyi di uadara ini disebut laju supersonik. Laju supersonik dinyatakan dalam bilangan Mach.Misalnya sebuah pesawat melaju dengan laju 900 m/s. Karena laju bunyi di udara 300 m/s, maka laju pesawat tersebut adalah 3 kali laju bunyi di udara. Selanjutnya disebut bahwa laju pesawat 3 Mach.Untuk terbang dengan kelajua melebihi kelajuan bunyi ini harus dilakukan di ketinggian yang cukup.Jika tidak demikian, maka akan terjadi gelombang kejut. Udara yang dilewati oleh pesawat terdorong menyamping. Akibatnya ruang di belakang [pesawat akan menjadi ruang hampa. Udara akan segera menekan. Dan selanjutnya terjadilah “ledakan sonik” (sonic boom). Ledakan sonik ini bisa mematahkan dahan pohon, memecahkan kaca jendela,
TUGAS 2

SOAL URAIAN

1. Seorang anak menarik mainan dengan gaya 24 N ke kanan. Jika 4 N kita gambarkan dengan 0,5 cm.Lukiskan gaya tersebut !

2. Sebuah benda didorong oleh adi dengan gaya 420 N dan mengalami percepatan sebesar 7 m/s². Apabila gaya gesek diabaikan, berapakah massa bendanya?

3. Sebutkan 4 Contoh gaya gesek yang menguntungkan !

4. Sebutkan 2 contoh penerapan hukum III Newton dalam kehidupan sehari hari !

5. Sebutkan 3 contoh gaya tak sentuh dalam kehidupan sehari –hari !

6. Budi berjalan kearah barat 200 m kemudian berbalik kea rah timur 50 m dalam waktu 25 sekon. Tentukan :

a. jarak yag ditempuh Budi ?

b. perpindahan Budi ?

c, Kelajuan Budi ?

d. Kecepatan Budi ?

Search This Blog

tri